Arboleda foi contratado pelo São Paulo em 2017. À época, o clube desembolsou pouco mais de R$ 6 milhões para tirar o defensor da Universidad Católica, do Equador. Logo nas primeiras partidas pelo Tricolor, o zagueiro impressionou pela imposição física e confiança, ganhando naturalmente a vaga de titular.
Na temporada seguinte, Diego Aguirre assumiu o comando da equipe e promoveu um rodízio entre Arboleda, Bruno Alves e Anderson Martins na zaga. Mesmo com a alternância nas escalações, o treinador tinha o equatoriano como uma peça importante para as partidas de maior peso. Em 2019, Arboleda tornou-se titular de vez ao lado de Bruno Alves, formando a dupla que ajudou o time a ter a defesa menos vazada do Brasileirão.
No entanto, a situação começou a mudar em dezembro do ano passado. Após o final da temporada, Arboleda apareceu em uma foto publicada por um amigo na qual veste uma camisa do Palmeiras. No dia seguinte, o zagueiro postou em suas redes sociais um pedido de desculpas, alegando que colocou o uniforme do rival após perder uma aposta.
Tendo um bom desempenho dentro de campo no início da atual temporada, Arboleda conseguiu diminuir o atrito com o torcedor. No entanto, há pouco menos de uma semana, o zagueiro curtiu uma publicação da Conmebol na qual a entidade exaltava o sistema defensivo do Palmeiras, reacendendo a ira dos são-paulinos nas redes sociais.
No clássico contra o Corinthians do último final de semana, Arboleda sequer ficou no banco de reservas. De acordo com o clube, o zagueiro sentiu um desconforto muscular e, portanto, desfalcou o time no fim de semana. Desde que estreou pelo São Paulo, o defensor disputou 125 partidas e marcou sete gols.
